輪胎廠污水處理系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

牛綠原　王剛

摘 要：輪胎廠在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量污水，必須進(jìn)行處理。為了使整個(gè)處理過程便于控制和管理，提出了一種利用PLC和組態(tài)軟件結(jié)合的方法來完成整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制和監(jiān)控管理。從污水處理的工藝過程入手，在對污水處理過程中各系統(tǒng)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過編寫PLC程序來實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的自動(dòng)控制，同時(shí)運(yùn)用組態(tài)軟件對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：PLC；輪胎廠污水處理；自動(dòng)監(jiān)控；組態(tài)王

中圖分類號(hào)： X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）29-157-2

0 引言

目前，環(huán)境問題已經(jīng)成為制約世界各國可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。其中，水環(huán)境的污染問題不僅影響到了人類的健康問題，而且還導(dǎo)致了水資源的短缺。眾所周知，基本上所有的工業(yè)生產(chǎn)都會(huì)用到水資源，而隨之排放的污水又是不能直接飲用或灌溉的，而且還會(huì)嚴(yán)重影響到其他水資源和大自然。因此，如何有效地進(jìn)行水資源的重復(fù)利用已經(jīng)成為社會(huì)的一個(gè)重要問題。課題以PLC、變頻器和組態(tài)王相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套集監(jiān)控和控制為一體的自動(dòng)化系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

輪胎廠污水站分為粗格柵系統(tǒng)、潛水泵系統(tǒng)、細(xì)格柵系統(tǒng)、沉砂系統(tǒng)、氧化溝系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)、沉淀池系統(tǒng)等子系統(tǒng)，具體如下：

①粗格柵系統(tǒng)：粗格柵系統(tǒng)主要由粗格柵機(jī)和清污機(jī)組成。粗格柵機(jī)主要用來攔截污水中一些較大的漂浮物。清污機(jī)則是用來清除附著在粗格柵上的漂浮物。

②潛水泵系統(tǒng)：潛水泵系統(tǒng)主要由進(jìn)水泵房和潛水泵組成。當(dāng)水位超過設(shè)定值時(shí)，需要啟動(dòng)潛水泵，潛水泵的主要工作是完成污水提升的作用。

③細(xì)格柵系統(tǒng)：細(xì)格柵系統(tǒng)主要由細(xì)格柵機(jī)和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)組成。細(xì)格柵機(jī)主要用來攔截污水中的細(xì)小的漂浮物和雜質(zhì)。轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)是用來清除附著在細(xì)格柵機(jī)上的細(xì)小漂浮物。

④沉砂系統(tǒng)：沉砂系統(tǒng)由沉砂池和分離機(jī)組成。沉砂池主要采用旋流沉砂池，其利用重力作用使比重較大的無機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮顆粒則隨水流帶走。分離機(jī)則是用來將從污水中分離出來的沙礫除去。

⑤氧化溝系統(tǒng)：氧化溝系統(tǒng)主要由氧化溝組成。其中氧化溝中的主要設(shè)備是轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)，其作用是向污水中沖氧，推動(dòng)污水在氧化溝中循環(huán)流動(dòng)以及防止活性污泥沉淀，使污水和氧氣充分接觸，完成生化過程。

⑥污泥回流系統(tǒng)：污泥回流系統(tǒng)由污泥回流泵和離心式脫水機(jī)組成。其中污泥回流泵是用來使污水以及污泥混合回流的特殊設(shè)備，同時(shí)在污泥回流泵房中設(shè)有離心式脫水機(jī)，用來將處理過氧化池的活性污泥進(jìn)行脫水處理。

⑦沉淀池系統(tǒng)：沉淀池系統(tǒng)的主要設(shè)備是刮泥機(jī)。刮泥機(jī)的作用是將沉淀在池底的污泥聚集到沉淀池中央，再利用水壓將污泥排出。同時(shí)，污水在沉淀后排除。

總體工藝采用“生化處理工藝”即氧化溝法，使排放的出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其工藝流程如圖1所示。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本課題選用西門子S7-200（CPU 224）系列的PLC來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。西門子S7-200系列PLC與MM440變頻器之間通過RS485協(xié)議進(jìn)行通訊。即PLC和變頻器RS485通訊口之間通過雙絞線連接，用戶可以通過調(diào)用程序的方式來通過PLC控制變頻器。將PLC的輸出口Q0.5接到變頻器的“7”號(hào)端口，再將控制頻率變化的兩個(gè)輸出分別接到“5”號(hào)和“6”號(hào)端口。最后將變頻器的“24V”端口連接到試驗(yàn)臺(tái)24V直流電源上。其連接圖如圖2所示。

通過設(shè)置，就能通過PLC控制變頻器的輸出頻率，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)啟動(dòng)后，PLC根據(jù)溶解氧儀反饋的氧化溝中氧氣的濃度與設(shè)定值的比較后控制PLC的輸出口，從而控制變頻器的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)了PLC和變頻器之間的通訊，同時(shí)在變頻器的顯示屏上能夠看到當(dāng)前的運(yùn)行頻率。

3 組態(tài)王對現(xiàn)場控制的監(jiān)控

組態(tài)王6.53與PLC之間采用串口連接方式進(jìn)行通訊。使用S7-200PLC上的PPI編程口，用西門子標(biāo)準(zhǔn)編程電纜連接到計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展RS485接口上。通訊方式為PPI，設(shè)備地址為2，設(shè)備串口為COM1，波特率為9.6Kbps。設(shè)計(jì)出整個(gè)系統(tǒng)的整體組態(tài)畫面如圖3所示。

參 考 文 獻(xiàn)

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